MÁQUINAS ELÉTRICAS
Máquina de Corrente Contínua - MOTOR DC
Os motores de corrente contínua são máquinas cc/dc usadas
como motores. Como discutido nas leituras sobre gerador, a
mesma máquina física pode atuar tanto como motor quanto
gerador. A diferença está na direção do fluxo de potência.
ESTUDAREMOS NESSA SEÇÃO OS VÁRIOS TIPOS
DE MÁQUINAS CC UTILIZADAS COMO MOTOR.
TIPOS DE MOTORES DC
1. Motor cc de excitação separada
2. Motor cc shunt
3. Motor cc de ímã permanente
4. Motor série
5. Motor composto
TIPOS DE MOTORES DC
Circuito equivalente de um motor dc
Como o motor cc é a mesma máquina física do gerador cc, seu
circuito equivalente é exatamente o mesmo do gerador com
exceção da direção do fluxo de corrente.
A tensão interna gerada na máquina é dada abaixo:
EA=KΦω
O torque desenvolvido pela máquina é dado por:
T=KΦIA
As duas equações acima, juntamente com a lei de Kirchhoff do
circuito de armadura e a curva de magnetização da máquina
são ferramentas necessárias para analisar o comportamento e o
desempenho de um motor cc.
MOTORES SHUNT E DE EXCITAÇÃO SEPARADA
Um motor cc de excitação separada pode ser definido como
aquele cujo circuito de campo é suprido a partir de uma fonte
de potência constante.
No caso de um motor shunt, o circuito de campo é alimentado
diretamente através dos terminais de armadura do motor.
A Fig.1 mostra o circuito equivalente de um motor cc de
excitação separada, enquanto a Fig.2 mostra o do shunt.
Obs: Quando a tensão de alimentação do motor é assumida
constante não existe diferença real entre o comportamento das
duas máquinas.
MOTORES SHUNT E DE EXCITAÇÃO SEPARADA
Características terminais de um Motor Shunt CC
A característica de terminal (saída) é um gráfico que relaciona
as variáveis de saída entre si.
Para o motor, as variáveis de saída são o torque no eixo e a
velocidade. Ou seja, é o gráfico do torque de saída versus
velocidade.
A pergunta é: Como um motor shunt responde a aplicação da
carga ?
Suponha que a carga no eixo do motor é elevada. Então o
torque da carga excederá o torque desenvolvido da máquina, e
dessa forma ocorrerá uma redução da velocidade.
Acontece que quando a velocidade do motor diminui, há uma
queda na tensão interna EA = KΦω Entretanto, a corrente de
armadura IA = (VT – EA )/RA aumenta. Como a corrente de
armadura aumenta, o torque desenvolvido no motor aumenta
Tdes = KΦIA . E finalmente, o torque desenvolvido igualará ao
torque da carga em uma velocidade mecânica de rotação
menor.
A dedução da equação que relaciona a velocidade e o torque
interno desenvolvido é mostrada abaixo:
CONTROLE DE VELOCIDADE DE
MOTORES CC SHUNT
Como é possível controlar a velocidade de um motor cc shunt
?
1) Ajuste da resistência de campo ( e assim o fluxo de campo)
2) Ajuste da tensão terminal aplicada a armadura
Mudança na resistência de campo
Para compreender o que acontece quando a resistência de
campo é variada, assuma que a resistência de campo aumenta.
Se a resistência de campo aumenta, então a corrente de campo
diminui.
CONTROLE DE VELOCIDADE DE
MOTORES CC SHUNT
IF = VT / RF
Com a redução da corrente de campo,o fluxo também
diminui.
 Uma redução no fluxo causa uma redução instantânea na
tensão interna gerada EA=KΦω, causando um grande aumento
na corrente de armadura da máquina.
IA = (VT – EA )/RA
 O torque no motor é dado por Tdes=KΦω. Desde que o fluxo
na máquina diminui enquanto a corrente de armadura aumenta,
o que prevalecerá ?
CONTROLE DE VELOCIDADE DE
MOTORES CC SHUNT
O aumento da corrente predomina sobre o decréscimo no
fluxo, e o torque desenvolvido aumenta:
Tdes=KΦIA
 Desde que o torque desenvolvido é maior que o torque de
carga, a velocidade do motor aumenta.
 Entretanto, quando a velocidade aumenta a tensão interna
também aumenta o que provoca uma redução da corrente de
armadura.
CONTROLE DE VELOCIDADE DE
MOTORES CC SHUNT
 A redução da corrente de armadura faz com que o torque
desenvolvido também se reduza. E finalmente, mai uma vez o
torque se iguala ao torque de carga numa velocidade mais alta
que a velocidade inicial.
RESUMO DO CONTROLE DE VELOCIDADE
ATRAVÉS DO REOSTATO DE CAMPO
CONTROLE DE VELOCIDADE DE
MOTORES CC SHUNT
Variação da tensão de armadura
CONTROLE DE VELOCIDADE DE
MOTORES CC SHUNT
 Se a tensão de armadura é elevada, a corrente de armadura
deve aumentar.
 Quando a corrente de armadura aumenta, o torque
desenvolvido aumenta aumentando a velocidade do motor.
 Quando a velocidade aumenta, a tensão interna gerada EA
aumenta, o que provoca a redução da corrente de armadura.
 A redução da corrente de armadura provoca a redução do
torque desenvolvido internamente, fazendo com que o torque
desenvolvido seja igual ao torque resistente (torque da carga),
entretanto numa velocidade superior.
CONTROLE DE VELOCIDADE DE
MOTORES CC SHUNT
RESUMO SOBRE O CONTROLE DE VELOCIDADE
ATRAVÉS DA TENSÃO DE ARMADURA